Beim Menschen sind z. B. Blutdruck und Temperatur Indikatoren für den Gesundheitszustand. Wie lässt sich das auf Anlagen in der Industrie übertragen?

In der Industrie kommen Systeme für die Zustandsüberwachung, wie wir sie hier am IKTS in Dresden-Klotzsche entwickeln, zum Einsatz. Oft ist in dem Zusammenhang vom Condition Monitoring, Structural Health Monitoring, kurz SHM, und Predictive Maintenance die Rede. Gemeint sind damit Sensorsysteme, die permanent oder periodisch Daten erfassen, um rechtzeitig beurteilen zu können, ob Komponenten in Ordnung sind oder Defekte aufweisen und wann sie entsprechend gewartet oder ausgetauscht werden müssen.

Mit den Systemen macht ihr also Verborgenes sichtbar.

Genau, und damit sorgen wir dafür, dass die Fahrzeuge von morgen sicher sind, dass Bauteile, auf deren Sicherheit es ankommt, intakt bleiben. Außerdem sorgen wir dafür, dass Menschen Industrieanlagen, wie z. B. Lagertanks für chemische Stoffe oder Heißdampfleitungen, nicht mehr unter Gefahrenbedingungen testen müssen. Unsere Sensorsysteme lassen sich auch in diesen Anwendungsgebieten anwenden.

Du hast deine Promotion zur Überwachung von CFK-Strukturen, wie sie z. B. im Automobil eingesetzt werden, kürzlich erfolgreich abgeschlossen. Worum ging es dort genau?

Während bei metallischen Strukturen meist eine visuelle Inspektion ausreicht, muss kohlefaserverstärkter Kunststoff hochaufwendig per Ultraschall oder Thermographie geprüft werden – und im Fahrzeug sind diese sicherheitsrelevanten Leichtbaustrukturen meist in schwerzugänglichen Karosseriebereichen verbaut, sodass ein kostengünstiges und vor allem einfaches Alternativverfahren notwendig war. Im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts CarbonSafe hat unsere Arbeitsgruppe also eine integrierte SHM-Lösung entwickelt. Ich bin Mathematiker und habe mich mit der rechnergestützten Untersuchung dieses Verfahrens hinsichtlich der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit befasst.

Das heißt, du simulierst die Funktionsfähigkeit der Sensorsysteme, bevor sie in Einsatz kommen. Nach was schaust du da?

Bei der Entwicklung von Sensorsystemen für die Zustandsüberwachung geht es für mich vor allem um die Fragen: Welche Schadensgröße kann ich noch finden? Ist unser System in der Lage, kritische Schadensgrößen zu detektieren und sieht man Unterschiede? Entsprechend werden die Algorithmen verfeinert und die Sensorik optimiert. Für meine Dissertation habe ich rund 6000 Simulationen am Testkörper durchgeführt.

Was zeichnet eure Überwachungssysteme im Ergebnis aus?

Zunächst lassen sich die erfassten Daten der integrierten Sensorik mittels Diagnoseeinheit in eine einfache Visualisierung übertragen. Der Kunde hat den Vorteil, keine großen Datensätze begutachten zu müssen, sondern erkennt anhand eines Ampelsystems sofort den Zustand der untersuchten Leichtbaustruktur. Zudem sind die Systeme so ausgelegt, dass sie Strukturveränderungen nicht nur lokalisieren, sondern auch deren Größe feststellen. So lässt sich beurteilen, wie kritisch sie sind.

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